Чем занимается наука материаловедение эссе

Материаловедение

Современная наука и техника развиваются очень динамично. Создаются новые технологии, различные средства автоматизации и механизации в самых разных отраслях индустрии для более повышения эффективности производства и улучшения условий получения индустриальной, сельскохозяйственной и социальной продукции. Очевидно, что для создания таких технических и технологических разработок и изделий необходимы надежные и высококачественные материалы, работа над поиском которых ведется непрерывно.
Для решения проблем поиска материалов с требуемыми свойствами и создана такая наука как материаловедение, которая изучает строение и свойства различных материалов.

Тем не менее, как состоявшаяся самостоятельная отрасль знаний наука материаловедение сформировалась лишь в ХIХ веке. Дальнейшее ее развитие неотъемлемо связано с получением новых высококачественных материалов, которые необходимы для создания продуктов более стойких в эксплуатации.
Развитие производства являлось следствием возрастающих потребностей в материалах у общества.

Теоретической основой материаловедения являются соответствующие разделы физики и химии, однако наука о материалах развивается в основном экспериментальным путем, поэтому ее смело можно назвать самостоятельной ветвью в широком спектре естественных наук.

Материаловедение является поистине интернациональной наукой, ее теоретические основы были заложены трудами ученых разных стран.
Неоценимый вклад в развитие Материаловедения внес американский ученый, основоположник физической химии Д. У. Гиббс (1839-1903 гг.), российский ученые Д. К. Чернов (1839-1921 г.г.), П. П. Аносов (1799-1851 г.г.), Д. И. Менделеев (1834-1914 г.г.), английский ученый Р. Аустен (1843-1902 г.г.), немецкий ученый А. Мартенс (1850-1914 г.г.) и другие видные деятели мировой науки.

XX век ознаменовался крупными достижениями в теории и практи­ке материаловедения: были созданы высокопрочные материалы для дета­лей и инструментов, разработаны композиционные материалы, открыты сверхпроводники, применяющиеся в энергетике и других отраслях техники, открыты и использованы свойства полупроводников.
Одновременно совершенствовались способы упрочнения деталей термической и химико-термической обработкой. Огромное значение для развития отечественного материаловедения имели работы А.А. Бочвара, Г.В. Курдюмова, В.Д. Садовского и В.А. Каргина.

Источник

Материаловедение

Материаловедение — междисциплинарный раздел науки, изучающий изменения свойств материалов, как в твёрдом, так и в жидком состоянии в зависимости от некоторых факторов. К изучаемым свойствам относятся структура веществ, электронные, термические, химические, магнитные, оптические свойства этих веществ. Материаловедение можно отнести к тем разделам физики и химии, которые занимаются изучением свойств материалов. Кроме того, эта наука использует целый ряд методов, позволяющих исследовать структуру материалов. При изготовлении наукоёмких изделий в промышленности, особенно при работе с объектами микро- и наноразмеров необходимо детально знать характеристику, свойства и строение материалов. Решить эти задачи и призвана наука — материаловедение.

Знание структуры и свойств материалов приводит к созданию принципиально новых продуктов и даже отраслей индустрии. Однако и классические отрасли также широко используют знания, полученные учёными-материаловедами для нововведений, устранения проблем, расширения ассортимента продукции, повышения безопасности и понижения стоимости производства. Эти нововведения были сделаны для процессов литья, проката стали, сварки, роста кристаллов, приготовления тонких плёнок, обжига, дутья стекла и др.

Содержание

Направления исследований материаловедения

Разделы наук, на которых базируется материаловедение

Примечания

См. также

Ссылки

Химический портал — мир химии, веществ и превращений на страницах Википедии.

Полезное

Смотреть что такое «Материаловедение» в других словарях:

материаловедение — материаловедение … Орфографический словарь-справочник

МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ — МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ, материаловедения, мн. нет, ср. Наука о материалах (см. материал в 1 знач.). Толковый словарь Ушакова. Д.Н. Ушаков. 1935 1940 … Толковый словарь Ушакова

МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ — [рья ], я, ср. Наука о прочности и деформируемости материалов (в 1 знач.). | прил. материаловедческий, ая, ое. Толковый словарь Ожегова. С.И. Ожегов, Н.Ю. Шведова. 1949 1992 … Толковый словарь Ожегова

материаловедение — сущ., кол во синонимов: 7 • биоматериал (2) • керамика (18) • кристаллография (5) … Словарь синонимов

материаловедение — Наука о строении и св вах металлич. и неметаллич. (керамич., полимер., композиц. и др.) конструкц. материалов. Осн. задачи м.: установление законом, связей между составом, строением (включая дефекты строения) и св вами разных конструкц.… … Справочник технического переводчика

Материаловедение — – наука, изучающая и устанавливающая взаимосвязь между составом, строением и свойствами современных машиностроительных материалов, а также о методах изменения этих свойств. [Энциклопедический словарь. 2009 г.] Рубрика термина: Общие термины … Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов

МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ — я; ср. Наука о прочности и деформируемости материалов какой л. области производства. ◁ Материаловедческий, ая, ое. * * * МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ, научная дисциплина, изучающая закономерности образования различных материалов… … Энциклопедический словарь

Материаловедение — наука, изучающая строение, свойства, ассортимент материалов и т. д. в какой л. области производства. Текстильное материаловедение наука о строении, свойствах и оценке качества текстильных материалов, т. е. материалов, которые состоят из… … Энциклопедия моды и одежды

Материаловедение — ср. 1. Научная дисциплина, изучающая материалы [материал I], используемые в какой либо области производства, деятельности. 2. Учебный предмет, содержащий теоретические основы данной дисциплины. 3. разг. Учебник, излагающий содержание данного… … Современный толковый словарь русского языка Ефремовой

Источник

Рефераты по материаловедению

Давайте сначала начнём с теории, чтобы вы имели представление, что такое «материаловедение», и зная эти основы вы сможете прочитав мои готовые рефераты, написать качественно свой реферат.

Материаловедение ( англ. Materials science ) — междисциплинарная область науки, изучающая зависимость между составом, структурой и свойствами материалов во взаимосвязи с технологией их получения и переработки, условиями эксплуатации и стоимостью, и которая направлена на создание новых материалов, которые удовлетворяли бы потребности человека.

Возможно эта страница вам будет полезна:

Задачи, решаемые современным материаловедением, в значительной степени обусловливают развитие энергетики, электроники, информационных и нанотехнологий, химической, аэрокосмической и других отраслей промышленности, транспорта, медицины и здравоохранения.

Основные понятия о материаловедении

Историческая справка

Второй после керамики неметаллическую материал — стекло получено примерно в 4-м тысячелетии до н. е., стеклодувные производство возникло в 1-м ст. до н. е. В античный период и в средние века развитие материаловедения сводился в основном к созданию конструкционных и строительных материалов. В этот период развивается также производство фарфора, природных красителей, природных клеев, хрусталя и тому подобное.

Важный прорыв в становлении научных основ материаловедения сделали:

Для контроля технологических свойств используются методы испытаний материалов.

Предмет, цель, задачи и базовые дисциплины материаловедения

Главным заданием этой дисциплины является приобретение знаний и навыков по оценке свойств, рациональному и целесообразном выбора их для конкретных условий работы, умение применять эффективные технологические методы обработки и укрепления, которые привели в итоге к удешевлению изделий, снижение материалоемкости с одновременным увеличением срока эксплуатации.

Основополагающей чертой современного материаловедения является его междисциплинарность, так как стоящие перед ним, не могут быть решены в рамках одной научной дисциплины.

Фундаментом современного материаловедения есть такие разделы физики, химии и биологии:

Мировая тенденция развития материалов направлена ​​на их осложнения и вступления многофункциональности путем создания композиционных материалов (литые композиционные материалы, теплозащитные ерозийностийки композиционные материалы, толстопленочные композиционные материалы и т.п.).

Страницы которые вам возможно пригодятся:

Классификация материалов

Состав и структура материала

В материаловедении рассматривается химический и фазовый состав материала. Химический состав определяют по совокупности химических элементов материала. Есть основные (фазоутворюючи) элементы и элементы-примеси. Фазы формируют фазовый состав материала, а каждую фазу представлено элементом структуры (зерно, слой, включение и т.д.) и соответствующей межфазной границей. По химическому составу и по распределению фаз выделяют 4 типа структур: однофазные, статистические многофазные с идентичными и неидентичными поверхностями раздела и матричные многофазные. По морфологии элементов структуры выделяют с пластинчатым, столбчатый и трехмерными типами включений. Примеси растворенные в малых концентрациях и распределяются преимущественно хаотично в объеме фаз и на межфазных границах (в частности, сегрегации). Они могут влиять на свойства материалов, как положительно, так и отрицательно.

Структура материала — фундаментальная пространственная характеристика материала и состоит из элементов структуры, присущих определенному пространственному масштаба. Материаловедение оперирует электронной, атомно-молекулярной, макромолекулярном (кластерной), микро-, мезо- и макроструктурами.

Электронная структура материала важна для характеристики химической связи, зонной структуры и зависимых от нее свойств: электрических, магнитных, оптических, квантовых и тому подобное. Электронная структура твердых тел отображается в виде спектров, поэтому она сопряжена с атомно-молекулярной структурой в одном масштабном диапазоне (0,1 … 1,0 нм). Атомно-молекулярная структура позволяет понимать, материал является кристаллическим, или аморфным (металлические аморфные сплавы, неметаллические аморфные и аморфно-кристаллические материалы) и ввести понятие дефектов кристаллической решетки (точечных, линейных, планарных, объемных, примесных, сегрегационных и др. ), что также является элементами структуры.

Микро-, или зеренного-гетерофазная, структура (5 … 1000 нм) позволяет определить геометрические размеры и морфологию элементов микроструктуры и коллективные явления: зерен, пор, включений, доменов, их пространственную ориентацию, анизотропию, текстуру и тому подобное.

Мезоструктуры (50 нм … 1000 мкм) характеризует совокупности элементов микроструктуры и их взаимодействие в большем масштабе, чем микроструктура.

Макроструктура (более 1000 мкм) материала, наблюдается невооруженным глазом, позволяет описать макродефектов и повреждения, макроскопические неоднородности материалов и изделий до и после обработки.

Для исследования структуры в разных масштабах ученые разработали и используют многочисленные методы: дифракции рентгеновского лучей, электронов или нейтронов, различные формы химического анализа, рентгеновскую и Энергодисперсионный спектроскопии, анализ изображений с оптических, Электронный, атомно-силовых микроскопов и др. Измерение размеров структурных составляющих материалов осуществляют методами электронной микроскопии с помощью изображений прямого / обратного различия и последующим компьютерным обработкой результатов измерения для массивов, содержащих 1000 и более структур. элементов (например, частиц, зерен). Во время измерения размеров частиц, зерен, включений или пор принято оценивать следующие параметры: средний диаметр по их числу, средний или медианный линейный диаметр, диаметр эквивалентной окружности, средний диаметр по объ объемом, дисперсию этих характеристик. Во многих случаях распределение частиц, зерен по размеру имеет нормальный или логарифмически-нормальный характер.

Свойства материала

Материаловедение использует широкий инструментарий исследования свойств материалов, изделий, конструкций.

Свойства отражают реакцию материала на действие внешних факторов и окружающей среды, по физическим, химическим, биомедицинских и технологическими характеристиками бывают структурно-чувствительными и нечувствительными. механические свойстваопределяют путем погрузки стандартных образцов в поле механических сил, магнитные — под влиянием магнитного поля, оптические — вследствие пропускания света.

Количественные характеристики используют как параметры для взаимного сравнения материалов. Свойства могут быть постоянными или с функцией независимых переменных параметров, таких, как напряжение, температура, давление. Они зависят от направления в материале, в котором их измеряют, то есть демонстрируют анизотропию и текстуру.

Свойства материалов, касающихся 2-х разных физических явлений, часто имеют линейную (или примерно линейную) зависимость в заданном рабочем диапазоне. Эту зависимость рассматривают как устойчивую для этого диапазона. Линеаризации позволяют значительно упростить форму записи дифференциальных определяющих уравнений, описывающих соответствующие свойства.

Современное состояние науки материаловедения

Металлургия и металловедение

Твердосплавные пластинки для режущего инструмента, изготовленные методами порошковой металлургии

К главным направлениям развития металлургии и металловедения, как ее научного базиса, на современном этапе относятся:

Создание и использование полимерных материалов

Применение полимерных материалов позволяет существенно снизить металлоемкость и вес конструкционных материалов, используемых в машиностроение и строительстве. Среди конструкционных пластмасс следует назвать полиамиды, поликарбонаты, полифениленоксиды, полиакрилаты и др. Наиболее перспективным направлением развития является разработка термостойких (до 500 ° C) полимеров, термопластичных зносостиких полиуретанов с высоким модулем эластичности, биополимеров и полимерных сплавов для нужд медицины, жидкокристаллических сегнетополимерив и пленочных полимеров с униполярной ионной проводимостью для микроэлектроники, високоселектривних и производительных полимерных мебран для разделении жидких сред и тому подобное.

Керамическое материаловедение

Детали подшипниковых узлов, выполненные из керамики Si3N4
Одно из ведущих мест среди конструкционных материалов занимает керамика. Многообразие керамических материалов включает в себя любые поликристаллические материалы, полученные спеканием неметаллических порошков природного или искусственного происхождения. Керамические материалы способны функционировать в широком, чем другие материалы, интервале температур. Обычно керамика является хрупким материалом и имеет принципиально другой по сравнению с металлами, механизм разрушения, в котором определяющая роль принадлежит возникновению и распространению микротрещин. Поэтому успехи развития конструкционных керамических материалов тесно связаны с совершенствованием теории хрупкого разрушения.

К актуальных задач керамического материаловедения следует отнести получение сверхпластической керамики и конструкционной керамики для двигателей внутреннего сгорания и турбин, керамики режущего инструмента на основе оксидов, нитридов и карбидов, радиацийнотривкои керамики нейтронного защиты ядерных реакторов, керамических волокон и пин из простых и сложных оксидов для высокотемпературной изоляции, биокерамики на основе гидроксиапатита для замены и восстановления поврежденных суставов, новых функциональных керамических материалов.

Композиционные материалы

Керамо-стальная изоляционная плита

Степень развития авиационной и космической техники, транспорта, строительства и т.п. определяется уровнем использования композиционных материалов. Композиты являются гетерогенными системами, состоящими из двух или более фаз, имеющих различную физико-химическую природу, для такой системы характерно наличие развитой системы внутренних поверхностей разделения, градиентов концентраций и внутренних напряжений.

Среди направлений, наиболее развивающихся следует отметить разработку:

Развитие наноструктурного материаловедения

Развитие энергетики, электроники, машиностроения, медицины, решения проблем экологии на современном этапе связывают с применением наноматериалов. К наноматериалов относятся материалы с размером частиц, не превышает (в одном или нескольких измерениях) 100 нм, и которые проявляют (в силу квантово-размерного эффекта) принципиально отличаются от объемных материалов физико-химические свойства. Это открывает перспективы создания новых поколений материалов: термо- и коррозионно нанопокрытий, аккумуляторов, высокоселективных мембран, сенсоров, металокомплексних низкоразмерных катализаторов, фотокатализаторов, средств целевого доставки лекарств и диагностики, магнитных материалов и многие другие.

Готовые темы рефератов по материаловедению:

Образовательный сайт для студентов и школьников

Копирование материалов сайта возможно только с указанием активной ссылки «www.lfirmal.com» в качестве источника.

© Фирмаль Людмила Анатольевна — официальный сайт преподавателя математического факультета Дальневосточного государственного физико-технического института

Источник